鑄件及焊縫宏觀組織及其控制-在線瀏覽
2025-06-20 03:54本頁面
【正文】 理論 二、 激冷等軸晶型壁脫落與游離理論 三、 枝晶熔斷及結(jié)晶雨理論 材料成形基本原理 18 一、“成分過冷”理論 ? 該理論認(rèn)為，隨著凝固層向內(nèi)推移，固相散熱能力逐漸削弱，內(nèi)部溫度梯度趨于平緩，且液相中的溶質(zhì)原子越來越富集，從而使界面前方成分過冷逐漸增大。 ? 不足 材料成形基本原理 19 等軸晶 不銹鋼篩網(wǎng) 等軸晶 7500C水淬 ,搖動(dòng) 在坩堝中置一不銹鋼篩網(wǎng) 大野篤美的實(shí)驗(yàn) 材料成形基本原理 20 二、激冷等軸晶型壁脫落與游離理論 Chalmers 1963； 在澆注的過程中及凝固的初期激冷， 促使大量的晶核形成并形成細(xì)小等軸晶，這些小等軸晶隨澆注分布整個(gè)鑄件并發(fā)展為內(nèi)部等軸晶的核心。 材料成形基本原理 21 型壁處形成的激冷晶向鑄件內(nèi)部的游離 a) 晶體密度比熔體小的情況 。 圖 56 晶體與型壁交會(huì)處產(chǎn)生“脖頸”促使晶體發(fā)生脫落而游離 二、激冷等軸晶型壁脫落與游離理論 材料成形基本原理 23 游離晶體的生長(zhǎng)、局部熔化與增殖 二、激冷等軸晶型壁脫落與游離理論 溶質(zhì)析出 材料成形基本原理 24 二、激冷等軸晶型壁脫落與游離理論 ? 大野篤美利用電鏡對(duì) Sn10Bi合金的凝固進(jìn)行了直接觀察和連續(xù)攝影，證實(shí)了凝固初期通過型壁晶粒脫落而產(chǎn)生的晶粒游離現(xiàn)象。 ? 液面冷卻產(chǎn)生的晶粒下雨似地沉積到柱狀晶區(qū)前方的液體中，下落過程中也發(fā)生熔斷和增殖，是鑄錠凝固時(shí)內(nèi)部等軸晶晶核的主要來源，稱為“結(jié)晶雨”理論。在一種情況下，可能是這種機(jī)理起主導(dǎo)作用，在另一種情況下，可能是另一種機(jī)理在起作用，或者是幾種機(jī)理的綜合作用，而各自作用的大小當(dāng)由具體的凝固條件所決定。本質(zhì)上是：晶區(qū)的形成和轉(zhuǎn)變乃是 過冷熔體獨(dú)立生核的能力 和各種形式 晶粒游離、增殖 或 重熔 的程度這兩個(gè)基本條件綜合作用的結(jié)果。 3)合金溶質(zhì)元素含量較高、平衡分配系數(shù)偏離 1較遠(yuǎn)。 材料成形基本原理 30 鑄件宏觀結(jié)晶組織的影響因素 ? 2．澆注條件方面 1)低的澆注溫度。 2)合適的澆注工藝。 材料成形基本原理 31 鑄件宏觀結(jié)晶組織的影響因素 ? 3．鑄 件 性質(zhì)和鑄件結(jié)構(gòu)方 面 材料成形基本原理 32 第四節(jié) 鑄件宏觀結(jié)晶組織的控制 ? 思路 : 晶區(qū)的形成和轉(zhuǎn)變乃是 過冷熔體獨(dú)立生核的能力 和各種形式 晶粒游離、增殖 或 重熔 的程度這兩個(gè)基本條件綜合作用的結(jié)果，鑄件中各晶區(qū)的相對(duì)大小和晶粒的粗細(xì)就是由這個(gè)結(jié)果所決定的。 材料成形基本原理 33 一、 合理地控制澆注工藝和冷卻條件 二、 孕育處理 三、 動(dòng)力學(xué)細(xì)化 第四節(jié) 鑄件宏觀結(jié)晶組織的控制 材料成形基本原理 34 合理的澆注工藝 冷卻條件的控制 材料成形基本原理 35 合理的澆注工藝 ? 澆注溫度 ? 澆注方式 合理降低澆注溫度是減少柱狀晶、獲得及細(xì)化等軸晶的有效措施。 通過改變澆注方式強(qiáng)化對(duì)流對(duì)型壁激冷晶的 沖刷作用 ，能有效地促進(jìn)細(xì)等軸晶的形成。 材料成形基本原理 36 鑄型中間澆注 單孔上注 沿型壁六孔澆注 圖 58 不同澆注方法引起不同的鑄件凝固組織 細(xì)小等軸晶 粗大等軸晶 較細(xì)小等軸晶 材料成形基本原理 37 ? 通過改變澆注方式強(qiáng)化對(duì)流對(duì)型壁的 沖刷作用 ，能有效促進(jìn)等軸晶的形成。 材料成形基本原理 38 水流冷卻的斜板澆注方法 材料成形基本原理 39 冷卻條件的控制 ? 控制冷卻條件的 目的是形成寬的凝固區(qū)域和獲得大的過冷 ，從而促進(jìn)熔體生核和晶粒游離。但就鑄型的冷卻能力而言， 除薄壁鑄件外，這二者不可兼得 。 材料成形基本原理 40 冷卻條件的控制 ? 對(duì)厚壁鑄件，一般采用冷卻能力小的鑄型以確保等軸晶的形成，再輔以其他晶粒細(xì)化措施以得到滿意的效果。 材料成形基本原理 41 懸浮澆注法是在澆注過程 中 將一定量的固態(tài)金屬顆粒加入到金屬液中 ，從而改變金屬液凝固過程，達(dá)到細(xì)化組織、減小偏析、減小鑄造應(yīng)力的目的的一種工藝方法。 材料成形基本原理 43 技術(shù)原理 ： 通過加入金屬顆粒與金屬液的物理化學(xué)、晶體學(xué)和熱作用，強(qiáng)制金屬液生核，并改變鑄型中金屬液的溫度分布，從而改變金屬凝固方式。 不需要特殊設(shè)備，僅要求簡(jiǎn)單輔助工裝。 ? 孕育 ( Inoculation)主要是 影響生核過程和促進(jìn)晶粒游離 以細(xì)化晶粒；而變質(zhì)（ Modification）則是改變晶體的生長(zhǎng)機(jī)理 ，從而影響晶體形貌。 材料成形基本原理 45 孕育劑作用機(jī)理的兩類觀點(diǎn) ? 孕育主要起非自發(fā)形核作用 ?通過在生長(zhǎng)界面前沿的成分富集而使晶粒根部和樹枝晶分枝根部產(chǎn)生縮頸，促進(jìn)枝晶熔斷和游離而細(xì)化晶粒。 ? 孕育處理就是：在澆注前，向鐵水中加入一定量的孕育劑硅鐵、硅鈣合金等，使鐵水內(nèi)同時(shí)生成大量均勻分布的非自發(fā)核心，以獲得細(xì)小均勻的石墨片，并細(xì)化基體組織，提高鑄鐵強(qiáng)度；避免鑄件邊緣及薄斷面處出現(xiàn)白口組織，提高斷面組織的均勻性。 46 材料成形基本原理 47 材料成形基本原理 球墨鑄鐵 1947年 1)、定義：在澆注前向鐵水中 加入球化劑和孕育劑 進(jìn)行球化處理和孕育處理，獲得石墨呈球狀分布的鑄鐵，稱為球墨鑄鐵，簡(jiǎn)稱“球鐵”。 2)、球墨鑄鐵的組織 對(duì)基體割裂作用進(jìn)一步減輕 材料成形基本原理 球墨鑄鐵的生產(chǎn) （ 1） 鐵液的化學(xué)成分 : C↑(%) ， Si（ %）， S、 P↓ 球化劑（稀土鎂合金 )的作用： 使石墨呈球狀析出；加入量 %鐵液質(zhì)量。加入量 %鐵液質(zhì)量。 Zr:； 復(fù)合 : B或 。 (4) RE(La 、 Er) 的加入 ,并未與 Zr 形成面心立方 Al3 X 型金屬間化合物 . Zr 與 RE 在鋁合金中的細(xì)化機(jī)制不相同 . 材料成形基本原理 58 孕育衰退 （孕育效果逐漸減弱） ? 孕育劑加入合金液后要經(jīng)歷一個(gè)孕育期和衰退期。 ? 當(dāng)細(xì)化效果達(dá)到最佳值時(shí)澆注是最理想的，隨合金熔化溫度和孕育劑種類的不同，達(dá)到最佳細(xì)化效果所需要的時(shí)間也不同。 ?一般處理溫度越高，孕育衰退越快，在保證孕育劑均勻散開的前提下，應(yīng)盡量降低處理溫
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